山东大学计算机组成原理课程设计项目

简介：
本项目为山东大学计算机组成原理课程的一部分，旨在通过实际操作加深学生对计算机硬件结构的理解。学生们将设计并实现一个简化的计算机系统，涵盖指令集架构、数据路径及控制单元的设计等内容。 《山东大学计算机组成原理课程设计》是一门深入探讨计算机硬件结构与工作原理的实践性课程。在这个项目中，学生需要完成基础实验和一个扩展实验，并且两个实验须使用相同的电路设计方案，在展示时需统一采用一套指令集、微指令及微程序。 该课程作为计算机科学与技术的核心组成部分之一，主要研究计算机硬件系统的基本构成及其操作方式。通过此设计项目，学生们能够掌握以下关键知识点： 1. **指令系统**：它是连接软件和硬件的桥梁，定义了机器可以执行的操作类型。学生需要创建一套包含数据处理及控制转移等基本功能的指令集，并涉及寻址模式、操作码的设计以及指令的执行流程。 2. **微指令与微程序设计**：微指令是计算机直接执行的基本命令单元，而一组微程序则由多个这样的低级命令组成，用于实现更高级别的机器语言。学生需构建一个有效的微指令格式，并编写相应的微程序来支持特定的功能需求。 3. **电路设计**：为了完成基础实验和扩展实验，学生们需要使用相同的硬件架构进行开发工作，这要求他们对计算机内部各模块（如运算器、控制器、寄存器及内存）有深入的理解。此过程通常包括逻辑门电路的设计以及组合与时序逻辑的应用。 4. **数据通路设计**：该部分涉及各种寄存器、缓冲区和总线的安排，以确保CPU内的高效且准确的数据传输。 5. **控制单元设计**：学生需创建一个机制来解析微指令并生成适当的控制信号序列，以便协调整个计算机系统的运行。 6. **存储体系结构**：涵盖主内存与高速缓存的设计考虑因素。这包括容量、速度和访问模式的选择，并需要实现地址映射及数据读写操作的策略。 7. **输入输出（I/O）接口设计**：此部分涉及如何使计算机能够与外部设备进行通信，以及对中断处理机制和直接内存访问技术的理解应用。 通过《计组课设》这样综合性的实践课程，学生不仅能巩固理论知识，还能锻炼实际操作能力和问题解决技巧。这将帮助他们从整体上理解计算机系统的运行原理，并为未来在硬件领域的研究与开发奠定坚实的基础。